Bab 2 arsitektur sistem komunikasi bergerak

SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK

BAB 2

ARSITEKTUR SISTEM KOMUNIKASI BERGERAK

2. Arsitektur Sistem Komunikasi Bergerak

• Sebagai contoh sistem komunikasi bergerak adalah sistem GSM (Global System for Mobile Communication). GSM merupakan salah satu trend teknologi seluler yang paling banyak dipakai pada saat ini. GSM merupakan teknologi seluler generasi kedua yang menggunakan teknologi modulasi digital, menyediakan kapasitas lebih besar, kualitas suara serta sekuritas yang lebih baik jika dibandingkan dengan teknologi seluler generasi pertama.

• Teknologi seluler generasi kedua ini menggunakan teknologi Time Division Multiple Akses (TDMA) sebagai “air interface”. Pada teknologi ini, suatu pita frekuensi tertentu yang lebih lebar dibagi-bagi ke dalam beberapa time slot. Hal ini berarti bahwa beberapa panggilan dapat menggunakan kanal frekuensi yang sama, tetapi pada suatu slot waktu yang berbeda-beda.

2


Alasan utama dari penerapan teknologi digital

• Sinyal digital relative lebih kebal dari pada sinyal analog.• Perangkatnya cenderung lebih murah, seiring dengan

pesatnya perkembangan teknologi digital.• Dengan adanya teknik-teknik modulasi digital yang hemat

spektrum, maka kapasitas sistem dapat lebih di tingkatkan.

• Jenis-jenis layanan baru bisa di peroleh, terutama bila berintegrasi dengan ISDN.

• Keamanan relatif lebih baik.

• Ada sekitar 250 sistem GSM yang beroperasi di hampir 105 negara. Di Amerika Utara, standar digital yang berbeda dikembangkan, dan dikenal dengan D-AMPS(IS-136). D-AMPS ini merupakan evolusi dari standar AMPS analog yang banyak digunakan di Amerika, Asia Pasifik dan beberapa area di Eropa Timur. Di Jepang, standar digital yang dikembangkan adalah PDC (Public Digital Cellular).

• Ketiga standar inilah yang banyak dikembangkan dan mendominasi pasar sekarang ini. Meskipun ketiga standar ini menggunakn “air interface “yang sama, yaitu TDMA tetapi ketiga standar teknologi ini tidaklah kompatibel. Pelanggan GSM misalnya, dia hanya mampu melakukan panggilan bila berada pada jaringan GSM. Jika pada suatu saat si pelanggan tadi berada pada suatu daerah di mana tidak terdapat jaringan GSM melainkan jaringan D-AMPS, maka si pelanggan tadi tidak dapat melakukan panggilan.

4


• Sedangkan sistem yang beroprasi di Indonesia adalah GSM (berdasarkan surat keputusan Dirjen Postel No.4243/Dirjen /1993 tanggal 14 Oktober 1993, yang mengesahkan implementasi GSM di Batam-Bitan sebagai proyek STBD)


• Banyaknya jumlah panggilan komunikasi selular yang dapat ditampung dalam setiap cell ditentukan oleh total alokasi spektral untuk sistem tersebut dan juga lebar pita (bandwidth) yang diperlukan untuk mentransmisikan sinyal.

• Sebagai contoh pada sistem komunikasi selular generasi pertama. FCC telah menetapkan radio band 824 MHz – 849 MHz (uplink/reverse channel/ mobile to base station) dan 869 – 894 MHz (downlink/forward channel/ base station to mobile) sebagai alokasi spektrum pada sistem komunikasi bergerak dengan lebar pita sebesar 25 MHz.

Sistem Komunikasi Bergerak• FM modulasi digunakan pada generasi pertama, dan

membagi lebar pita 25 MHz menjadi 832 kanal dengan setiap lebar kanal sebesar 30 KHz yang mengakomodasi satu panggilan. Jadi, setiap arah terdapat 832 kanal yang tersedia.

• Dengan jumlah pelanggan yang semakin meningkat, teknologi ini telah ditukar dengan TDMA dan CDMA.

• Dengan konsep dasar sistem selular yaitu pengulangan penggunaan kanal frekuensi pada cell cell yang berbeda dalam jarak tertentu dapat meningkatkan kapasitas.

• Cell yang bersebelahan tidak boleh menggunakan kanal frekuensi yang sama untuk menghindari terjadinya inter-channel interference.

• SIR (Signal-to-Interference Ratio) atau CIR (Carrier-to-Interference Ratio) didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara average signal power pada penerima terhadap total average interference power.

• Contoh: AMPS memerlukan SIR 18 dB, GSM memerlukan SIR 7 – 12 dB.

• Sistem GSM terdiri dari elemen-elemen penyusun dan juga system pensinyalan (signaling) dan antarmuka (interface) yang sudah distandarisasi. Pembagian jaringan GSM dapat dibedakan atas tiga subsistem yaitu:

RSS (Radio Subsystem)

NSS (Network and Switching Subsystem)

OOS (Operation Subsystem atau Operation and Maintenance Subsystem)

• Bentuk arsitektur sistem komunikasi bergerak (contoh sistem GSM) dapat dilihat pada gambar 1.

9


10


MS BTS

BSC

BSS

MSC

VLR

HLR

AUC

OMC

Gambar 1 Arsitektur GSM

Jaringan Telekomunikasi

• Jaringan telekomunikasi diperlukan untuk menghubungkan terminal-terminal lewat saluran transmisi. Jaringan ini mungkin menghubungkan terminal yang jaraknya berdekatan maupun yang jauh sekali.

• Jaringan telekomunikasi ini dapat berupa macam-macam bentuk tergantung dari terminalnya yaitu yang berarti tergantung juga dari macam informasi yang akan dikirim dan di terima.

• Jaringan telekomunikasi yang terbesar di dunia adalah jaringan telepon karena selain adanya hubungan antar terminal sehingga di perlukan sentral switching juga jumlah terminalnya yang banyak sekali tersebar di seluruh dunia.

• Jaringan yang lainnya misalnya jaringan telex, jaringan data, jaringan radio siaran dan jaringan televisi tidak atau jauh dari besarnya jaringan telepon.

11


2.1.1 RSS (Radio Sub-System)

• RSS merupakan bagian system yang berinteraksi erat dengan penanganan sumber daya radio, dalam hal ini BSS dan MS. BSS mewakili unit fungsi dari peralatan yang diperlukan untuk mendukung suatu sel. Unit ini terdiri dari tiga entitas fungsional: BSC (Base Station Controller) sebagai unit control, BTS (Base Transceiver Station) sebagai unit transmisi,dan TCE (Transcoding Equipment) sebagai unit pengadaptasian metode pengkodean suara yang berbeda dalam jaringan GSM dan jaringan tetap (fixed network).

12

2.1Jaringan Telekomunikasi GSM

• Antarmuka antara BTS dan MS disebut sebagai Um interface (radio interface). Sedangkan antara BTS dan BSC didefinisikan antarmuka yang disebut Abis interface.

• Untuk menjaga konsistensi kinerja sistem, setiap BSC

dihubungkan dengan unit kontrol sistem OOS. Semua hubungan koordinatif yang terjadi antar entitas didalam jaringan selain BTS dan MS dilakukan dengan SS7 (Signalling System no 7).

• MS (Mobile Station)---Pada umumnya terdapat tiga jenis MS untuk sistem komunikasi bergerak. Pertama adalah pesawat yang terhubung dengan kendaraan (vehicle mountered). Kedua pesawat portable dan yang terakhir pesawat genggam (handheld).

• Secara arsitektur MS terdiri dari bagian yang menangani radio, bagian pemrosesan data dan antarmuka dengan pengguna atau ke terminal yang lain. Dua bagian yang pertama berfungsi untuk mengakses dan berinteraksi dengan jaringan melalui radio interface. Sedangkan yang terakhir berkaitan dengan interaksi dengan pengguna.

14


Secara umum fungsi dari MS adalah:• secara struktural berada diluar jaringan (tidak terintegrasi

ke jaringan)• sebagai interface antara user dengan jaringan• terdiri dari mobile equipment dan SIM-card

• BTS (Base Transceiver Station)----Base transceiver Station terdiri dari perlengkapan radio yang diperlukan untuk mendukung sebuah sel.

• Tugas dari BTS adalah menjaga dan memonitor hubungan dengan MS. Lebih khusus lagi, menghubungkan dengan transmisi penerimaan radio, semua fungsi pemrosesan sinyal spesifik dengan radio interface dan beberapa fungsi tambahan. BTS juga sering disebut sebagai kepanjangan tangan BSC dan merupakan bagian dengan perangkat keras tesebut.

Secara umum BTS mempunyai fungsi:• mengcover sel yang menjadi areanya• menyediakan kanal bagi MS • interface antara MS dengan jaringan• melakukan location updating dari MS dan melaporkannya ke MSC via BSC• melakukan pertukaran informasi dari dan ke jaringan dengan MS• ada dua perangkat radio, yaitu RBS dan mini-link

16


• TCE (Transcoding Equipment)---Dengan adanya TCE maka frekuensi radio dapat digunakan secara lebih efektif. Dalam jaringan GSM suara ditransmisikan hanya 16 Kbps (13 Kbps informasi suara dan 3 kbps informasi kontrol), sedangkan pada jaringan tetap (ISDN) biasanya digunakan standard transmisi 64 Kbps (PCM 8 bit).

• Tugas dari TCE antara lain adaptasi bit rate antara BSC dan MSC. Hubungan informasi kontrol (SS7) dan adaptasi rate untuk transmisi data melalui telepon mobile. Beberapa literature menyebutnya sebagai TRAU (Transcoder Rate Adaptation Unit) dan dalam arsitektur kanonik GSM diklasifikasikan sebagai bagian dari BTS.

17


• BSC (Base Station Controller)---Dalam terminology GSM, suatu BSS adalah gabungan sebuah BSC dan semua BTS yang dikontrolnya.

• BSC berfungsi untuk memonitor dan mengontrol sejumlah BTS. Jadi semua pengaturan kanal pada radio interface (pengalokasian/pelepasan kanal) dan mekanisme handover dilakukan secara remote oleh BSC. Dengan adanya proses ini maka BSC dapat mengendalikan kinerja transmisi setiap BTS dan jika perlu dapat memerintahkan handover ke sel (BTS yang lain yang masih dalam wilayah BSC yang bersangkutan. Jika suatu intra MSC handover diperlukan, BSC melibatkan MSC (Mobile service Switching Centre) untuk menjalankan handover.

• Handover berarti perubahan yang terjadi jika mobile station meninggalkan suatu wilayah sel dengan kata lain berpindahnya MS dari satu sel ke sel lainnya tanpa memutuskan hubungan yang sedang berlangsung.

• Sedangkan intra MSC handover berarti suatu handover yang terjadi antara dua sel yang dikontrol oleh MSC yang sama tapi dengan BSC yang berbeda. Suatu BSC dapat menangani beberapa BTS tergantung dari karakteristik trafik pada lokasi pelayanan.

Secara umum fungsi dari BSC adalah:• mengontrol BTS yang berada di bawahnya• satu BSC bisa mengontrol lebih dari satu BTS• interface antara BTS dan MSC

19


2.1.2 NSS (Network and Switching Subsystem)

NSS terdiri dari fungsi yang diperlukan untuk menangani perintah-perintah penyediaan hubungan, proses, dan pelepasannya kembali (Fungsi switching/penyambungan ) serta mekanisme pemrosesan basis data yang mendukungnya.

Fungsi ini antara lain: fungsi khusus yang berhubungan dengan mobilitas pelanggan (misalnya paging memanggil MS selama datangnya panggilan /call setup), pengalokasian kanal radio yang dilakukan oleh BSC ke masing masing MS selama panggilan berlangsung, menentukan location area MS, menentukan MSRN, pengaturan pensinyalan dengan entitas yang lain (misalnya BSS), handover(interaksi MSC atau intra MSC), validasi dan security, serta pengaturan komunikasi antar pelanggan GSM dengan pelanggan jaringan telekomunikasi yang lain.

20


• MSC (Mobile services Switcing Centre)---MSC pada intinya adalah suatu peralatan switching, ekivalen dengan sentral digital (ISDN) ditambah dengan pengaturan mobilitas pelanggan.

• Fungsi utamanya adalah untuk koordinasi panggilan datang dari/ke pelanggan GSM termasuk fungsi call routing dan call control. Lebih spesifik fungsi ini bertanggung jawab atas pengalokasian dan pelepasan kanal radio melalui BSC beserta mekanisme location-updating, handover dari satu cell ke sel yang lainnya, serta interkoneksi dengan jaringan lain (ISDN/PSTN). Kelas fungsi-fungsi yang lain tergantung dari tipe jaringan, arah hubungan yang dilakukan serta layanan yang ditawarkan.

• MSC berhubungan dengan BSS malalui A-interface dan jaringan eksternal. Untuk kepentingan kompatibilitas, hubungan antara MSC dengan jaringan eksternal bisa dilakukan melalui suatu gateway dan IWF (interworking Function). Peranan IWF pada sistem tergantung dari data pelanggan dan jaringan eksternal yang dihubungkan .

21


Secara umum fungsi dari MSC adalah:• pusat sistem penyambungan pada jaringan• otak pengaturan layanan yang disediakan jaringan• mengupdate informasi terkini dari MS dan jaringan

dengan menyimpannya di VLR• pengawasan dan pengaturan sistem billing• mengontrol beberapa BSC

• HLR (Home Location Register)---Adalah tempat penyimpanan dan administrasi pelanggan yang diperlukan untuk menyediakan service (ekivalen dengan sentral lokal pada jaringan tetap ).

• Fungsi dasarnya adalah untuk menyediakan referensi lokasi MS pada wilayah GSM. Ketika pelanggan harus dicari (call setup), HLR akan diinterogasi unuk memberikan informasi yang relevan. Jumlah HLR tegantung pada jumlah pelanggan dan features spesial jaringan. Setiap aksi administrasi dan aksi teknis yang dilakukan oleh administrator jaringan, disimpan dalam register ini. Jadi pada umumnya terdapat dua tipe informasi dalam HLR:• Data yang menerangkan kondisi kontrak dengan pelanggan. • Data yang berisi informasi untuk meneruskan panggilan datang ke MSC

untuk pelanggan yang dipanggil.

23


HLR juga terdiri dari tiga identitas khusus (bagian informasi) yang penting bagi sistem.

• IMSI (International Mobile Subscriber indentity).• MSISDN (Mobile Station ISDN number ) adalah nomor

panggil ekivalen ISDN bagi pelanggan mobile.• Alamat VLR dimana data pelanggan didaftarkan.

EIR (Equipment Identity Register)---Setiap pesawat GSM mempunyai nomor identitas yang dilakukan secara perangkat keras (IMEI).

Dalam mengakses jarinngan, pesawat akan mengirim pesan permintaan akses disertai dengan nomor pesawat yang bersangkutan. Jaringan akan memberikan nomor ini bila nomor pesawat tersebut tidak terdaftar dalam EIR, maka akses ke jaringan akan dapat dilakukan. Jadi sebagaimana dua register sebelumnya EIR berfungsi untuk merekam identitas, tapi informasi yang terdapat dalam EIR adalah khusus untuk validasi akses ke jaringan. Bila nomor pesawat tersebut sebelumnya telah dilaporkan hilang, maka nomor ini akan disimpan dalam EIR dan sebagai konsekuensinya semua permintaan akses ke jaringan dari pesawat ini akan ditolak.

25


AUC (Authentication Center)---Authentification Center memproteksi system GSM terhadap penggunaan illegal (oleh bukan pelanggan). Auc juga memproteksi system terhadap peyalahgunaan data pelanggan GSM. AUC terdiri dari suatu bank data unit kontrol dan monitor (untuk pemeriksaan hak akses lain) dan perangkat keras khusus untuk menjalankan algoritma enkripsi.

Prinsip authentifikasi :• Dilakukan berdasarkan pada kunci identitas (Ki) yang diberikan kepada

masing-masing subscriber pada saat datanya dimasukkan ke HLR• Melakukan verifikasi bahwa Ki subscriber tepat sama antara Ki yang ada di

pelanggan dan Ki yang tersimpan dijaringan

26


• Authentifikasi dilakukan oleh AuC, hasilnya disimpan di VLR

• Ki diberikan oleh operator dan bersifat semi permanen• IMSI diberikan oleh pabrik dan bersifat permanen, tidak

dapat dirubah oleh operator• Sebelum operator mengggunakan fungsi-fungsi

keamanan , MS harus dicatat di HLR dan AuC, sedangkan informasi yang diperlukan adalah IMSI subscriber, Ki subscriber dan algoritma yang digunakan.

2.1.3 OOS (Operation Subsystem atau Operation and Maintenance Subsystem)

• Bagian ini bertangung jawab terhadap operation system dan maintenance system GSM. OOS adalah unit fungsi yang bertanggung jawab untuk memonitor dan mengontrol system (totalitas semua elemen jaringan) dan mengkombinasikan semua fungsi yang diperlukan untuk menjaga konsistensi fungsional sistem secara global. Yang termasuk fungsi ini adalah :

1. Fungsi yang berhubungan dengan administrasi pelanggan• Administrasi pelanggan dan hubungan• Registrasi pembayaran • Registrasi data untuk kepentingan statistik

28


2. Fungsi yang berhubungan dengan security.• Memeriksa identitas pelanggan dalam AuC• Melakukan pengkodean data• Memeriksa identitas pesawat dalam EIR

3. Fungsi Operasi, berupa semua aktivitas teknis dan administritif yang diperlukan karena kondisi eksternal yang dimodifikasi misalnya pengenalan layanan-layanan baru sebagai reaksi kebutuhan baru.

4. Fungsi pemeliharaan, berupa semua aktifitas teknis atau administrative yang diperlukan untuk menjalankan fungsi system atau mengembalikan dan memperbaikinya secepat mungkin setelah terjadi kegagalan .

29


2.2 Proses Interaksi antar Elemen Jaringan

• Setelah menyinggung elemen-elemen pembentuk system

GSM sekarang saatnya untuk memformulasikan interaksi yang terjadi antar entitas tersebut. Karena setiap entitas hanya melakukan sebagian tugas tertentu yang spesifik maka dalam menyediakan sebuah layanan diperlukan kerja sama sinergis antar bagian – bagian sistem GSM.

30


• Entitas-entitas akan bekerja sama selama penyediaan, pengaturan maupun pelepasan panggilan.

• Yang termasuk proses esensial di dalamnya adalah pendaftaran (registrasi ) lokasi dan routing panggilan. Proses tersebut termasuk dalam manajemen jaringan ditambah dengan eksekusi fungsi pendeteksi untuk memastikan operasional secara keseluruhan. Registrasi lokasi mejadi persyaratan dasar agar setiap panggilan dapat mencapai pelanggan yang ber-roaming.

• Untuk kepentingan kontrol, wilayah cakupan geografis jaringan nasional dibagi ke dalam sejumlah location area. Informasi kontrol dan identitas bagi settiap location area diberikan melalui BCCH (Broadcast Control Channel). MS yang telah diaktifkan akan terus memonitor informasi dalam BCCH dan segera melakukan permintaan location updating jika terjadi perubahan identitas location area yang diterima. Dengan demikian keakuratan informasi status MS dapat dijaga.

• Ketika MS memasuki location area yang dilayani oleh VLR berbeda, prosedur location updating dieksekusi melalui jaringan.

• Ada dua metode yang digunakan dalam GSM:

Pertama, VLR segera melakukan assosiasi MSRN dengan IMSI. Kemudian keduanya dikirimkan ke HLR melalui prosedur MAP (Mobile Application Part). Sehingga pada akhir prosedur ini HLR berisi Directory Number (DN) yang unik untuk pelanggan mobile berikut dengan IMSI dan MSRN sekarang.

Kedua sebagai ganti MSRN pada cara pertama tadi, digunakan identitas (alamat) VLR/MSC. MSRN merupakan nomor ISDN/PSTN normal dan unik yang diperlukan sedemikian panggilan bisa di routekan melalui jaringan tetap ke pelanggan jaringan GSM roaming. Dalam PLMN (Public Line Mobile Network) panggilan lalu diroutekan ke HLR di mana pelanggan yang dipanggil tersebut terdaftar.

• Pada alternatif pertama diatas, MSRN sudah tersedia pada HLR dan setelah mencapai MSC yang sesuai, MS dipaging dengan mantransmisikan IMSI yang bersangkutan. Sedangkan pada alternatif kedua, HLR hanya menujukan sebuah MSC tersebut.VLR kemudian mengasosiasikan sebuah MSRN. MSRN ini digunakan untuk mengarahkan panggilan ke MS yang ber-roaming ini.

32


• Interaksi antara BTS–MS, menyangkut penanganan sumber daya radio.

• Fungsi dari fisikal-layer (model OSI) direalisasikan melalui kanal-kanal logic yang disubdivisikan ke dalam kanal trafik dan kanal signaling. kanal trafik melayani transmisi data /suara digital pelanggan. Transmisi suara tergantung dari metode pengkodean yang digunakan dan kapasitas jaringan yang digunakan, bisa dalam full-rate traffic channel dengan 13 kbps atau dalam half-rate traffic channel 6.5 kbps, dan beberapa kanal dengan kecepatan transmisi 9.6 kbps dan 2.4 kbps digunakan untuk transmisi data. Kanal-kanal signaling diperlukan untuk mengkontrol dan memonitor hubungan dan untuk mentransmisikan informasi signaling

33


• Kanal-kanal ini dibagi dalam 4 group, yaitu:

1. Broadcast Control Channel (BCCH). Setiap MS pada location-area yang sama dapat mendengar/dikontrol oleh sebuah BCCH yang sama. Digunakan untuk paging, dan hanya mempunyai satu arah hubungan (dari BTS ke MS – downlink).

2. Common Control Channel (CCCH), digunakan untuk memberikan informasi ke MS setelah hubungan tersedia. MS dapat meminta alokasi kanal signaling melalui salah satu dari kanal ini. Kanal-kanal ini hanya mempunyai satu arah transmisi dari BTS ke MS (downlink) atau dari MS ke BTS (uplink) saja.

3. Stand-Alone Dedicated Control Channel (SADCCH), digunakan untuk mentransmisikan instruksi ke MS (misalnya regulasi kinerja, handover, dll), informasi signaling (misalnya TMSI, nomor dari pelanggan yang dipanggil). Mempunyai dua arah transmisi, uplink dan downlink.

4. Associated Control Channel (ACCH) melakukan tugas yang sama sebagai SADCCH tapi membuat link ke kanal yang sudah ada. Transmisi informasi pada semua kanal dibuat dalam suatu struktur didasarkan pada blok dan frame. Transmisi berdasarkan blok memungkinkan penggunaan mekanisme error-correcting yang lebih efisien. Struktur frame digunakan untuk identifikasi dari kanal logic individual, yang ditransmisikan dalam kanal fisik.

35


• Interaksi antara PLMN dengan jaringan lain, khususnya jaringan tetap, baik ISDN/PSTN, ditangani dengan baik karena tersedianya standard pensinyalan, baik melalui MAP (Mobile Application Part), ISUP (ISDN User Part), atau TUP (Telephone User Part).

• Sedangkan semua transaksi yang menyangkut pengaturan mobilitas dan kontrol panggilan (call control) berlangsung secara transparan antar entitas MS dan MSC/VLR/HLR.

• Pengecualian pada aturan ini hanya pada paging yang dijadwal oleh BSS pada sel tertentu dan pada waktu tertentu untuk mendukung sleep-mode.

36


Registrasi, Roamming, dan Handover

• Registrasi adalah proses aktivasi pertama MS dengan cara mengintegrasikan simcard dan mobile equipment. Proses registrasi akan melibatkan MSC, VLR, dan HLR melalui suatu proses authentication center. Jika proses ini menghasilkan kombinasi data yang cocok maka proses registrasi sukses, dan MS berhak menerima layanan yang disediakan oleh sistem.

37


• Roamming adalah proses komunikasi yang berlangsung dimana koneksi hubungan komunikasi tersebut melibatkan dua MSC yang berbeda. Jika pelanggan yang terdaftar pada MSC A sedang berada di lokasi coverage area MSC B, maka pelanggan tersebut sedang ber-roamming.

• Persyaratan dasar dari fasilitas roaming adalah penyediaan layanan yang konsisten bagi pelanggan mobile, sehingga dimanapun selama masih dalam wilayah pelayanan GSM, pelanggan GSM harus tetap dapat menerima, melakukan, dan menggunakan semua layanan dalam jaringan tanpa hambatan teknis apapun dan tidak tergantung pada pembedaan geografis maupun operator. Karena itu sistem harus dapat mengidentifikasikan lokasi pesawat supaya dapat mengirim informasi relevan yang diperlukan untuk menyediakan layanan yang diminta oleh pelanggan dalam wilayah MSC tersebut.

• Fungsi utama dari jaringan seluler adalah untuk meroute kan secara otomatis panggilan datang ke suatu MS tertentu melalui alamat panggilan yang tidak mengindikasikan lokasi MS. Beberapa kemungkinan dapat ditempuh tergantung pada lokasi informasi yang disimpan dalam jaringan .

39


Alternative A B C

Lokasi informasi yang disimpan dan location updating

Per-sel Per-location-area (group sel)

Paging Dalam semua sel atau seluruh area layanan

Dalam semua sel dan location area-

Tabel 8.1 Location updating system

• Dalam GSM PLMN digunakan sistem C, dengan pendekatan ini, trafik paging dan location updating dapat diseimbangkan melalui optimasi jumlah sel pada location area yang sama .Sebagai konsekuensinya bila terjadi perubahan status aktual dari MS harus diinformasikan ke jaringan sehingga assosiasi MS dengan location area tertentu dapat diketahui.

• Ketika MS diaktifkan , ia akan memilih BCCH yang optimum menurut criteria seleksi kualitas yang didefinisikan .kemudian ia juga menginisiasi procedur location updating jika identifikasi location area yang di broadcast berbeda dari yang ada pada Ms sebelumnya.

40


• Handover merupakan proses transfer otomatis transaksi yang sedang berjalan dari sebuah sel ke sel yang lain , sehingga dapat mereduksi efek negatif yang timbul dengan adanya mobilitas pelanggan. Proses ini memerlukan alat pendeteksi untuk mengubah status dedicated node (persiapan handover)dan alat untuk menswitch komunikasi yang sedang berlangsung dari suatu kanal pada sel tertentu ke kanal yang lain pada sel yang lain .Idealnya mekanisme ini tidak perlu diketahui oleh pelanggan atau paling sedikit gangguan yang ditimbulkannya seminimal mungkin .

Ada beberapa macam tipe handover, diantaranya yaitu:

• Intra cell handover, pemindahan informasi yang dikirim dari satu kanal ke kanal yang lain pada sel yang sama. Dilakukan karena terjadi gangguan interferensi atau operasi pemeliharaan .

• Intra-BSC handover, yaitu handover yang dikontrol oleh BSC. BTS yang lama dan baru sama-sama dibawah kendali sebuah BSC. Handover ditangani seluruhnya oleh BSC. MSC menerima informasi lokasi sel baru yang digunakan MS dari BSC.

• Intra-MSC handover (handover yang terjadi dalam sebuah MSC ), dimana BTS lama dan BTS yang baru berada dibawah sebuah MSC yang sama tetapi dikendalikan oleh BSC yang berbeda.

• Inter-MSC handover (handover antar dua MSC). BTS yang lama dan BTS yang baru berada pada MSC area yang berbeda. Jadi handover jenis ini melibatkan dua BTS, dua BSC dan dua MSC yang berbeda.

42


• Mekanisme prinsipil yang terjadi pada proses handover (khususnya intra MSC dan inter MSC handover), adalah:

• Permintaan untuk handover, hasil pengukuran yang dikirim dan oleh MS dievaluasi dalam BSC. Ketika kelihatan sel lain mempunyai sinyal yang lebih kuat, BSC mengirim permintaan untuk handover ke MSC.

• Alokasi sumber daya, sebuah saluran untuk hubungan direservasikan ke sebuah sel yang nantinya akan mengambil dan menangani sel. Ketika terjadi intra-MSC handover sel-sel tersebut berada pada MSC yang sama, sedangkan jika terjadi inter-MSC handover, maka sel-sel tersebut berada pada MSC yang berbeda.Tidak masalah apakah itu intra atau inter MSC, kontrol dari keseluruhan proses pengambilalihan dilakukan oleh MSC yang menangani panggilan pertama kali sehingga disebut controlling MSC.

.

43


• Realisasi handover. Setelah reservasi kanal trafik dalam sel yang baru,dua kanal dialokasikan untuk panggilan dalam kedua sel. MS menerima perintah untuk menggantikan ke kanal yang baru.

• Kelengkapan eksekusi handover. Setelah pergantian kanal trafik yang tidak dperlukan lagi dilepaskan (sel yang sama). Untuk memperbaharui data dalam basis data pelanggan (HLR), prosedur location updating dilakukan setelah akhir panggilan .Prosedur ini perlu dan akan dilakukan jika panggilan dimulai dalam suatu location area dan berakhir dilocation area yang lain . Prosedur location updating diinisiasi oleh MS.

44


• Handover bisa terjadi untuk satu atau beberapa alasan, misalnya karena propagasi radio, distribusi trafik, aktivitas GSM, kegagalan peralatan.

• Pembagian ini juga bisa dilakukan berdasarkan bagian yag mengontrol handover, external dan internal handover.

• External handover dikontrol oleh MS asal (inter BSS & inter-MSC handover). Informasi pengukuran dilaporkan dari MS melalui kanal radio khusus dan diterima oleh BSS. Setelah dilakukan diproses pendahuluan hasilnya dikirim ke MSC.

• Internal handover diinisiasi dan dilakukan dalam BSS tanpa referensi ke MSC asal (controlling MSC). Disini MSC hanya menerima informasi bahwa sebuah proses handover internal otomatis telah selesai dilakukan. Internal handover hanya terjadi antar sel pada BSS yang sama, yaitu pada BSS dengan multi sel /multi BTS.

45


Air Interface GSM Tabel Spesifikasi GSM 900 MHz

46


Spesifikasi Keterangan

Band Frequency

Duplex Spacing Carrier Sparation Modulation Transmission Rate Access Methode Speech Coder Diversity

UPLINK 890 – 915 MHzDOWNLINK 935 – 960 MHz45 MHz200 KHzGMSK 270 KbpsFDMA – TDMA (1 RF 8 CH TDMA)RPE LPC 13 Kbps (Regular Pulse Excited Long term Pre-diction)CHANNEL CODING INTERLEAVING FREQUENCY HOPPING ADAPTIVE EQUALIZATION

Tabel GSM 1800 MHz

47


Spesifikasi Keterangan

Band Frequency

Duplex Spacing Carrier Sparation Modulation Transmission Rate Access Methode Speech Coder Diversity

UPLINK 1710 – 1785 MHzDOWNLINK 1805 – 1880 MHz95 MHz200 KHzGMSK 270 KbpsFDMA – TDMA (1 RF 8 CH TDMA)RPE LPC 13 Kbps (Regular Pulse Excited Long term Pre-diction)CHANNEL CODING INTERLEAVING FREQUENCY HOPPING ADAPTIVE EQUALIZATION

• Penentuan besarnya frekuensi pada setiap kanal :

GSM 1800 :

• 1710,2 + (0,2) * (n – 512) MHz (mobile transmitter)• 1805,2 + (0,2) * (n – 512) MHz (mobile receiver)

Alokasi frekuensi GSM 900 di Indonesia :

• Indosat = 890 – 900 MHz (10 MHZ)• Telkomsel = 900 – 907,5 MHz (7,5 MHz)• Excelcomindo = 907,5 – 915 MHz (7,5 MHz)

48


• Konsep kanal GSM

Physical Channel : • 1 ts dari frame TDMA merupakan satu kanal fisik.• Dalam 1 carrier RF terdapat 8 kanal fisik (channel 0 – 7) dapat

dikembangkan menjadi 16 kanal fisik.

Logical Channel : • Tergantung pada jenis informasi yang ditransmisikan antara MS dan

BTS.• Jenis informasi : user data & control signalling.• Kanal logical ditumpangkan (mapped) pada kanal fisik.

49


50


Gambar Kanalisasi GSM

A. Logical Channel• Logical Channel dibagi menjadi dua group yaitu: Traffic channel dan control

channel

Traffic Channel• Half Rate Traffic Channel dengan bit rate 6.5 kb/s• Full Rate Traffic Channel dengan bit rate 13 kb/s• Enhanced Full Rate Traffic Channel

Penjelasan :• Physical Channel juga mentransfer data user, dapat menggunakan kanal

trafik “Half rate traffic” (6,5 kb/s) atau “Full rate traffic” (13 kb/s) atau Enhanced Full Rate (EFR). Speech Coding dalam EFR sama dengan Full rate (13 kb/s) hanya saja berbeda dalam mekanisme coding, EFR coding memberikan kualitas pembicaraan yang lebih baik.

51


52


Control Channel1. Broadcast Channel (BCH)Broadcast Channel adalah kanal “downlink point to multipoint” yang memuat informasi umum tentang jaringan dan broadcasting cell. Terdapat 3 type broadcast channels :a. Frequency Correction Channel (FCCH)Fungsi FCCH : arah down link, point to multipoint, gelombang sinus murni. FCCH adalah gelombang sinus murni (non modulated signal) sehingga mobile station dapat tuning ke broadcast frequency dengan mudah. MS mencari signal FCCH sesaat setelah dihidupkan (switched on). FCCH dipancarkan secara broadcast point to multipoint. b. Synchronization Channel (SCH)Fungsi SCH : arah down link, point to multipoint, TDMA frame structure, (sinkronisasi frame), Info BSIC ( Base Station Identity Code). Synchronization Channel (SCH) memuat “Base Station Identity Code” (BSIC) dan me-redusir TDMA Frame number. BSIC diperlukan untuk mengetahui bahwa signal yang diterima oleh MS berasal dari Base Station yang benar karena dalam beberapa kasus MS juga dapat menerima signal dari Base Station lain (yang jauh) yang menggunakan frekuensi yang sama.

c. Broadcast Control Channel (BCCH)

Fungsi BCCH : arah down link, point to multipoint, informasi LAI, informasi power output maksimum MS, BCCH carrier sel yang berdekatan, frequency hopping sequence, channel combination, paging group. BCCH berisi informasi detail jaringan dan informasi spesifik cell yaitu :

1. Frekuensi yang digunakan oleh cell (particular cell).

2. Frequency Hopping Sequence yang digunakan untuk mengurangi efek negatif dalam interface radio (interferensi) sehingga informasi yang dipancarkan hilang untuk itu MS harus pindah ke frekuensi lainyang ada di dalam cell. Kejadian dimana MS harus pindah frekuensi disebut Frequency Hopping Sequence.

53


3. Channel Combination berkaitan dengan metoda mapping yang digunakan di dalam cell. Tergantung pada jumlah frekuensi yang digunakan di dalam cell. Banyaknya physical channel yang tersedia adalah 8 kali jumlah frekuensi yang digunakan. Kebanyakan dari kanal tersebut digunakan untuk trafik. Ada lebih dari satu cara untuk menempatkan logical channel ke dalam physical channel yang tersedia. Bagaimana logical channel ditempatkan dari cell yang satu ke cell lainnya tergantung pada kategorinya.

4. Paging groups. Dalam kondisi normal di dalam setiap cell terdapat lebih dari satu “paging channel”. Untuk menjaga agar MS tidak mendengarkan seluruh paging channels maka paging channels tsb dibagi-bagi untuk setiap grup MS, sehingga setiap grup MS hanya mendengar paging channel tertentu saja. Hal tersebut disebut sebagai paging group.

Pembacaan FCH, SCH, BCCH harus dilakukan setiap MS pindah cell.

54


2. Common Control Channel (CCCH)

CCCH digunakan untuk melakukan set-up koneksi point to point. Terdapat tiga tipe CCCH, yaitu :

a. Paging channel (PCH)

Fungsi channel : arah down link, point to point, paging message (IMSI/TMSI). PCH adalah merupakan kanal downlink yang dipancarkan secara broadcast oleh seluruh BTS yang berada di dalam suatu Location Area dalam hal MS berlaku sebagai penerima panggilan atau “terminated call”.

b. Random Access channel (RACH)

Fungsi : uplink, point to multipoint, MS call setup. RACH adalah kanal uplink dan merupakan kanal point to point di dalam Common Control Channels. Kanal ini digunakan oleh MS untuk memulai transaksi atau sebagai response terhadap PCH.

c. Access Grand channel (AGCH)

Fungsi : arah down link, point to point, menyediakan kanal signaling (SDCCH). AGCH adalah kanal downlink point to point dan merupakan jawaban terhadap RACH. Kanal ini digunakan untuk mengalokasikan SDCCH.

55


3. Dedicated Control Channel (DCCH)

DCCH terdiri dari tiga kelompok kanal “dedicated”. Digunakan untuk call set-up, pengiriman hasil pengukuran dan handover. Sifatnya dua arah dan merupakan kanal point to point. DCCH terdiri dari:

a. Stand - Alone Dedicated Control Channel (SDCCH)

Fungsi : downlink & uplink, point to point, call set-up, authentication, location updating, short message& cell broadcast, menyediakan TCh. SDCCH digunakan untuk sistem signalling : call set-up, authentikasi, location updating, pengalokasian kanal trafik dan pengiriman SMS.

b. Slow Associated Control Channel (SACCH)

Fungsi : downlink (MS power output, timing advance) & uplink (MS measurement data), point to point. SACCH menyatu dengan SDCCH dan TCH. SACCH mengirimkan laporan pengukuran, dan digunakan untuk power control dan time alignment serta dalam beberapa hal digunakan untuk mengirimkan SMS.

c. Fast Associated Control Channel (FACCH)

Fungsi : downlink & uplink, handover, stealing mode. Kanal ini digunakan pada saat diperlukan handover. FACCH ditempatkan pada TCH, dan menggantikan pembicaraan selama 20 ms. Hal ini disebut sebagai bekerja di dalam “Stealing Mode”.

56


57


Semua sinyal pada sistem GSM dikirimkan dalam time slot (TDMA) dan burst. Macam-macam burst diantaranya:

1. Normal BurstMembawa seluruh logical channel yang meliputi antara lain :

Traffic Channel (TCH)Stand-Alone Dedicated Control Channel (SDCCH)Broadcast Control Channel (BCCH)Paging Channel (PCH)Access Grand Channel (AGCH)Slow Associated Control Channel (SACCH)Fast Associated Control Channel (FACCH)

2. Frequency Correction Burst• Memancarkan Frequency Correction Channel (FCCH)• Berisi unmodulated carrier (gelombang sinus murni)• Berisi bit-bit yang seluruhnya berpolarisasi ‘0’

3. Synchronization Burst• Memancarkan Synchronization Channel (SCCH)• Berisi nomor frame TDMA• Base Station Identification Code (BSIC)

58


4. Dummy Burst• Merupakan bit-bit tambahan• Tidak berisi informasi apapun• Format sama dengan format pada normal burst

5. Access Burst• Memancarkan Random Access Channel (RACH)• Timing Advance (TA) untuk mengukur jarak antara MS

dengan BTS yang dipakai untuk menentukan time delay

59


• Sementara itu proses mapping logical channel ke physical channel meliputi:

• Mapping BCH (FCCH, SCCH, BCCH) dan CCCH (PCH dan AGCH) ke TS0 C0 downlink. (1 siklus = 51 frame)

• Mapping RACH ke TSO C0 uplink. (1 siklus = 51 frame)• Mapping SDCCH dan SACCH ke TS1 C0 downlink/uplink.

(1 siklus = 102 frame)• Mapping Traffic Channel (TCH). (1siklus = 26 frame)

60


Documents

Bab 2 arsitektur sistem komunikasi bergerak